Energie et Conversions
Niveau
3eme
Sous-categorie
conversions-energetiques
Programme officiel
Cycle 4 - L'energie et ses conversions
Prerequis
Definition
L'energie est une grandeur physique qui caracterise la capacite d'un systeme a produire un travail, de la chaleur ou de la lumiere. Elle peut se transformer d'une forme a une autre mais ne peut ni se creer ni disparaitre.
A retenir
- •L'energie se conserve TOUJOURS (principe de conservation)
- •Les unites : Joule (J) pour l'energie, Watt (W) pour la puissance
- •1 kWh = 3 600 000 J = 3,6 MJ
- •Rendement = energie utile / energie totale consommee
L'energie peut-elle disparaitre ?
Exemple resolu pas a pas
ENONCE (style brevet)
Une balle de tennis de masse m = 60 g est lachee d'une hauteur h = 2 m. Calculer son energie potentielle initiale, puis sa vitesse juste avant de toucher le sol (on prend g = 10 N/kg).
SOLUTION
Convertir la masse : m = 60 g = 0,060 kg
Calculer l'energie potentielle initiale : Epp = m × g × h = 0,060 × 10 × 2 = 1,2 J
Au sol, toute l'Epp est convertie en Ec (conservation) : Ec = 1,2 J
Utiliser Ec = (1/2) × m × v² pour trouver v
1,2 = 0,5 × 0,060 × v², donc v² = 1,2 / 0,030 = 40
v = √40 ≈ 6,3 m/s
Une voiture de 1000 kg roule a 20 m/s. Quelle est son energie cinetique ?
Pieges classiques au brevet
Piege 1
Confondre energie (J ou kWh) et puissance (W ou kW)
Dire qu'une ampoule de 60 W consomme 60 watts par heure
La puissance est l'energie par unite de temps : P = E/t. L'energie = puissance × temps.
Une ampoule de 60 W allumee 1h consomme 60 Wh = 0,06 kWh
Piege 2
Oublier de convertir les unites (g en kg, cm en m)
Ec = 0,5 × 500 × 2² = 1000 J (avec m = 500 g)
Toujours verifier : masse en kg, vitesse en m/s, hauteur en m.
m = 500 g = 0,5 kg, donc Ec = 0,5 × 0,5 × 4 = 1 J
Piege 3
Oublier de mettre la vitesse au carre dans Ec
Ec = 0,5 × 2 × 3 = 3 J
Ec = (1/2) × m × v² (pas v !)
Ec = 0,5 × 2 × 3² = 0,5 × 2 × 9 = 9 J
Piege 4
Penser que l'energie disparait (frottements, chaleur)
L'energie de la voiture est perdue quand elle freine
L'energie ne disparait jamais, elle se transforme (souvent en chaleur = pertes).
L'energie cinetique est convertie en energie thermique dans les freins
Comment resoudre un probleme d'energie ?
Quand utiliser cette methode ?
Quand l'enonce parle de mouvement, hauteur, electricite, ou demande de calculer une energie, puissance ou vitesse.
Identifier les formes d'energie
Quelles energies sont en jeu ? Cinetique (mouvement), potentielle (hauteur), electrique, thermique, chimique...
Convertir toutes les unites en SI
Masse en kg, vitesse en m/s, hauteur en m, temps en secondes (sauf si on veut des kWh).
Appliquer la formule adaptee
Ec = (1/2)mv², Epp = mgh, E = Pt. Choisir selon ce qu'on cherche.
Utiliser la conservation de l'energie
L'energie totale se conserve : Einitiale = Efinale (ou Einitiale = Efinale + pertes).
